Формальные модели эмоций в исследованиях по искусственному интеллекту ставят целью определение эмоций в форме, применимой для конструирования роботов. Основными подходами в настоящее время являются KARO[1][2][3], EMA[4], CogAff[5], Affective Computing[6] и модель Фоминых—Леонтьева[7][8][9].
KARO[1][2][3] («Knowledge, Actions, Results and Opportunities» = «Знание, действие, результат и возможности») основано на модели ОСС (Ortony, Clore, Collins)[10], описывающей качественную и количественную сторону 22 видов эмоций. Качественно ОСС описывает условия возникновения каждой эмоции, количественно указывает, как интенсивность эмоции определяется условиями её возникновения и какие переменные определяют интенсивность. Например, эмоция благодарности качественно определяется как результат «чьих-то похвальных действий и приятных связанных желательных событий». Интенсивность благодарности определяется 1) суждением о похвальности действия, 2) неожиданностью этого события, 3) желательностью этого события.
Ниже приводится описание когнитивной структуры 22 эмоций в ОСС.
В ОСС простейшими эмоциями считаются радость, сводящаяся к удовольствию, и горе, сводящееся к неудовольствию.
| Простейшие эмоции | |
|---|---|
| Радость | Удовольствие |
| Горе | Неудовольствие |
Кроме признака удовольствие — неудовольствие, которое В. Вундт называл знаком эмоции, в ОСС используется признак желательное — нежелательное событие. В этих терминах группа эмоций, которую называют «удача другого» будет выглядеть следующим образом.
| Удача-Неудача другого? | |
|---|---|
| Радость за другого | Удовольствие от события, желательного для другого |
| Злорадство | Удовольствие от события, нежелательного для другого |
| Негодование | Неудовольствие от события, желательного для другого |
| Жалость | Неудовольствие от события, нежелательного для другого |
Ещё один признак это предполагаемое — подтвердившееся событие. С помощью этого признака в ОСС получается ещё 6 эмоций.
| Предположение — подтверждение | |
|---|---|
| Надежда | удовольствие от предполагаемого приятного события. |
| Удовлетворение | удовольствие от приятного подтвердившегося события. |
| Облегчение | удовольствие от не подтвердившегося неприятного события. |
| Страх | неудовольствие от неприятного предполагаемого события. |
| Подтвердившийся страх | неудовольствие от подтвердившегося неприятного события. |
| Разочарование | неудовольствие от не подтвердившегося приятного события. |
| Оценка действий | |
|---|---|
| Гордость | положительная оценка своих действий |
| Восхищение | положительная оценка чужих действий |
| Стыд | отрицательная оценка своих действий |
| Упрек | отрицательная оценка чужих действий |
| Оценка объекта | |
|---|---|
| Любовь | приятное влечение к объекту. |
| Ненависть | неприятное отвержение объекта. |
Кроме того, в ОСС рассматриваются 4 сложных эмоции.
| Сложные эмоции | |
|---|---|
| Благодарность | радость + восхищение |
| Гнев | упрек + горе |
| Вознаграждение | радость + гордость |
| Раскаяние | стыд + горе. |
KARO является формализацией модели ОСС на основе формальной логики.
{{Citation needed|reason= Нет источника и ссылки на KARO |date=January 2024}}
EMA[4] также восходит к модели ОСС. Для описания эмоций используется несколько переменных: полезность, желательность (D), вероятность события (p) и т. п. С помощью этих переменных несколько эмоций определяются следующим образом.
| EMA | |
|---|---|
| Радость | D > 0, p = 1 |
| Надежда | D > 0, p < 1 |
| Страх | D < 0, p < 1 |
| Дистресс (горе) | D < 0, p = 1 |
CogAff[5] описывает общую архитектуру управления действием.[11]
Affective computing[англ.][6] декларирует возможность распознавания эмоций человека роботом по лицевому выражению и характерному поведению. Также декларируется возможность внешнего выражения эмоций роботом. Переход из одного эмоционального состояния в другое описывается с помощью цепи Маркова.
В модели Фоминых-Леонтьева[7][8][9] эмоция определяется как числовая функция (имеющая смысл силы эмоции) от некоторого набора параметров, описывающих ситуацию. Для каждого вида эмоций описан свой набор параметров. Для каждого агента (человека, животного, робота) и для каждой эмоции возможна своя функция F, определяющая силу эмоции в зависимости от величины аргументов. Е = F(…)
Такие общие представления близки к ОСС. Различие заключается в выборе параметров и наборе параметров, соответствующих каждой эмоции. Основным параметром для утилитарных эмоций является количество полученного (потерянного) ресурса R или уровень достижений. Если ситуация описывается только этим параметром, то при
Для радости и горя Е = F(R).
При этом подразумевается, что ситуация уже завершилась и величина R точно известна. Эмоции, возникающие после завершения ситуации, называются констатирующими. Если ситуация ещё не завершилась, то в модели ситуации агента может быть сформирована оценка или прогноз величины R, которая обозначается РR. Параметр РR формирует предшествующие эмоции
Для надежды и страха Е = F(р,РR).
В частности, если рассмотреть параметр R как функцию от времени (банковский счет, например) R(t), то прогноз можно делать с помощью производной dR(t)/dt.
В[7] производится построение разложения ещё нескольких десятков эмоций в виде выпуклой комбинации восьмерки базовых эмоций. Например,
вина = a*горе + b*удовлетворение,
где a и b числовые положительные коэффициенты а + b = 1.
В[12][13] на основе анализа мимических выражений эмоций получены значения а =0.7, b = 0.3.